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  • 1 # 中考數學當百薈

    題主要想弄清這個問題,必須先要明白幾個概念,在數學中何為鑲嵌?何為鑲嵌圖形?常見的鑲嵌圖形有哪些?能夠鑲嵌的條件是什麼?

    01--何為鑲嵌?何為鑲嵌圖形?

    在回答題主這個問題的時候,我不由得往腳下瞧了一眼,我家的地板上是用100x100的正方形瓷磚鋪成的(不曉得,題主家的地板或牆壁是不是用瓷磚鋪成的)。在數學上,像這樣用形狀和大小相同的幾何圖形拼在一起,把平面鋪滿(既無空隙,又不重疊),就叫做鑲嵌,這種平面圖形就叫做鑲嵌圖形。

    這麼說,正方形就是鑲嵌圖形囉。但常見的幾何圖形中,圓就不是鑲嵌圖形,生活中也沒見到哪家的瓷磚是圓形的。無論怎麼拼接,圓之間總留有空隙,不能把平面鋪滿,如下圖1中的陰影部分。

    -----圖1----

    02--什麼樣的多邊形是鑲嵌圖形?

    我們不妨從最簡單的多邊形開始。先做一個實驗:用硬紙板剪裁一些全等的三角形,將它們拼在一起(如下圖2),其結果是它們能把平面鋪滿,相互間沒有空隙,沒有重疊,因此三角形是鑲嵌圖形。

    -----圖2----

    仔細分析圖2中,點A是6個角的公共頂點,並且這6個角分兩組,每一組的3個角拼在一起恰好是一個三角形的內角和180°,因而這6個角恰好拼成一個周角360°(相當於一個三角形的內角重複了兩次)。點B處也一樣喲!

    因而,若一種多邊形在公共頂點處恰好拼成一個周角,則這種多邊形就是鑲嵌圖形。

    因此,鑲嵌的條件是:一些全等(形狀相同,大小相等)的多邊形,在公共頂點處恰好拼成一個周角。

    03--如何判斷一種多邊形是否是鑲嵌圖形?

    由以上分析可知,判斷一種多邊形是否是鑲嵌圖形在具體操作上一般來說可以先看這種多邊形的內角和能否被360°整除。

    分以下兩種情況:

    內角和能被360°整除的多邊形一定是鑲嵌圖形。

    比如三角形的內角和為180°,360°/180°=2,因此,任意三角形是鑲嵌圖形;

    四邊形的內角和為360°,剛好被360°整除為1,因此,任意四邊形是鑲嵌圖形;

    因為多邊形的內角和

    =(n-2)180°,

    360°/(n-2)180°

    =2/(n-2)

    =整數,

    則n-2=1或2,

    即n=3或4,

    所以任意多邊形中,只有任意三角形和任意四邊形是鑲嵌圖形。

    內角和不能被360°整除的多邊形(邊數大於4的任意多邊形),一般不是鑲嵌圖形。但是,如果新增某些特殊條件,這些多邊形也是鑲嵌圖形。

    比如,任意五邊形。因為五邊形的內角和為540°,不可能讓它的每一個內角在公共頂點處不重疊地只出現一次,而且即便是選擇其部分內角,也很難保證拼成一個周角,因而任意五邊形不是鑲嵌圖形,但是有些錦旗狀的五邊形又是鑲嵌圖形(如圖3)

    -----圖3----

    任意六邊形也不是鑲嵌圖形,但是正六邊形(各邊相等,各角都等於120°)又是鑲嵌圖形(如:蜂巢,圖4)

    -----圖4----

    04--結語

    常見的鑲嵌圖形:任意三角形,任意四邊形,正六邊形(其他一些特殊六邊形),特殊的五邊形以及一些其他特殊的多邊形。

    判斷鑲嵌圖形的原則是:公共頂點處拼成周角。

    具體操作:先看內角和能否被360°整除,再看還有無其他特殊條件能否滿足上述原則。

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